杭州東邦復合材料有限公司
鐘堅瑜 陳馳

　　摘要：本文從夾砂玻璃鋼管道的發展趨勢、國內外的制造和應用狀況，管道的結構、制造設備及步驟，管道的基本性能、水力學特性，管道的包裝、維護和保養以及所產生的社會經濟效益等諸方面進行了評述；同時，對玻璃鋼管道的發展提出了瞻望。
　　關鍵詞：夾砂玻璃鋼管 管道 應用

　　一、前 言

　　材料工業是一切工業的基礎，新型的材料工業又是發展現代科學技術的必不可少的材料工業。隨著現代科技的發展，單一的材料性能已無法滿足生產和社會發展的需要。利用復合技術將不同特性的物質結合一起，制成具有優異綜合性能的復合材料應運而生。它能按用戶需要賦予單一組分物質所不具有的特性，如輕質、高強、絕緣、耐腐蝕、耐溫、隔熱等優良的性能，甚至能滿足用戶在特殊工況下的要求，同時能達到節能降耗、降低成本、改善勞動條件、三廢回收利用等綜合目的，大大提高企業經濟效益。
　　1.1材料工業發展的趨勢—非金屬復合管材的崛起
　　復合材料的發展，推動了材料工業的巨大革命。玻璃鋼管（簡稱GRP管）的誕生，標志著非金屬管材在材料工業中的崛起，也預示著非金屬管材在國民經濟建設中的應用領域和市場將不斷擴大，并越來越廣闊。玻璃鋼管是一種新型的復合材料管，它主要以玻璃纖維紗作為增強材料和樹脂作為基體制成，具有許多其它管材無法取代的優越性能，被廣泛地應用于化工企業腐蝕介質輸送、排污、油氣輸送、農業灌溉、海水輸送、電廠循環水，以及城市給水排水工程等許多領域。隨著玻璃鋼管的普及應用，又出現了夾砂玻璃鋼管（簡稱RPMP），這種管道不僅從性能上提高了管材剛度，而且降低了管道的成本。所以，近些年在城市給排水工程中特別受青睞。以下我們著重對夾砂玻璃鋼管的應用作闡述。
　　1.2玻璃鋼管在國際市場及國內的制造和應用概況
　　復合材料工業中，玻璃鋼行業在目前國際市場上產量最大、用途最廣。80年代中期以來，在歐洲一些國家新敷設的大、中型供水管道中，玻璃鋼管的使用長度比例達10%—50%。英國玻璃鋼管占供水總長的25%以上，在預計今后的一段時間內會增加到30%—50%。瑞典玻璃鋼管的使用長度比例達40%，在直徑300mm以上的新敷設市政管道中80%采用玻璃鋼管。日本在大口徑城市供水管道中，玻璃鋼管占25%，超過鋼管的用量。在中東地區大、中型輸水管、污水管、海水淡化系統管道以及一些工業輸送管道，均采用了玻璃鋼管。美國自1986以來，玻璃鋼管的年產量超過6萬噸，所安裝的玻璃鋼管道總長度為100萬千米，預計今后美國玻璃鋼管的發展速度平均將增長10%。
　　我國玻璃鋼工業近年來發展很快，1992年國家建材局制定到2000年產量發展到30萬噸/年的規模，玻璃鋼的開發和應用已引起了更多人的重視。八十年代至今，在夾砂玻璃鋼管纏繞設備上我國先后從意大利、日本、法國等引進了4條纏繞管和兩條離心管生產線,年生產能力得到了很大的提高。但是，由于目前夾砂玻璃鋼管的研制開發應用沒有得到廣泛地推廣，致使許多應用部門對其性能、質量及應用領域沒有得到充分認識。另外，許多企業生產能力也未達到飽和，所以，夾砂玻璃鋼管道在國民經濟中的應用市場還有待開拓。在當前我國經濟迅速發展，市場經濟逐漸完善的大好形勢下，新型復合管材—夾砂玻璃鋼管在城市供水領域里將以其優質的性能取代其它的管材，這是復合材料工業發展的必然趨勢。在我國，夾砂玻璃鋼管的使用也逐漸在引起人們關注，長距離輸水工程也越來越多，市場前景一片光明。據建設部預測，在我國“九五”期間我國每年需要敷設的輸水管道約1600公里，這表明夾砂玻璃鋼管潛在市場是有廣闊的前景的。
　　1.3 夾砂玻璃鋼管的特點及與時代的相適應性
　　夾砂玻璃鋼管以其優異的耐腐蝕性能、輕質高強、輸送流量大、安裝方便、工期短和綜合投資低等優點，成為化工工業及輸水工程的最佳選擇。它具有其它金屬管材無法比擬優越性,主要具有以下特點：
　　1.具有優良的耐腐蝕性能。
　　與傳統管材相比具有優良的耐化學腐蝕性能，可以耐酸、堿、鹽、氧化劑、有機溶劑、各類油脂、污水、海水等。它的內襯采用耐腐蝕性能優良的樹脂（飲用水管道采用食品級樹脂）作為原材料，所以不需要任何防腐處理。
　　2.無毒害、無二次污染。
　　在使用過程中不結垢、不生銹、不滋生藻類和其它的微生物，不需要陰極保護及其它防護措施，不會對水質或其它介質產生二次污染。
　　3.比重小、重量輕。
　　比重僅為鋼、鑄鐵管的1/4—1/5，混凝土的2/3。管道重量大約占同規格、同長度球墨鑄鐵管的1/4，混凝土管的1/10。因此，裝卸方便，易于安裝。
　　4.單根管道長度長。
　　管道的長度一般為：6m,8m,10m,12m,16m（也可以根據客戶的要求生產出特殊長度的管道）。單根管道長，接口數量少，從而加快了安裝速度，減少故障概率，提高整條管線的安裝質量。
　　5.機械性能好、優良的絕緣性能。
　　管道的拉伸強度低于鋼，高于球墨鑄鐵管和混凝土管，而比強度大約是鋼管的3倍，球墨鑄鐵管的10倍，混凝土管的25倍。此外，它的導熱系數只有鋼管的1%，具有優良的絕緣性，適應使用于輸電、電信線路密集區和多雷區。性能比較如表1所示。

　　6.水力學性能優異、節省能耗。
　　夾砂玻璃鋼管具有光滑的內表面，適用于大口徑（≥φ500mm）輸水管道的特點，磨阻系數小，水力流體特性好，而且管徑越大其優勢越明顯。正是這一特點，在相同直徑的管道流量中，RPMP最大。反之，在管道輸送流量相同的情況下，工程上可以采用內徑較小的夾砂玻璃鋼管代替，從而降低了一次性的工程投入。夾砂玻璃鋼管道在輸水過程中與其它的管材相比，可以大大減少壓頭損失，節省泵的功率和能源。
　　7.熱膨脹系數小。
　　由于RPMP熱膨脹系數小，在使用中不需要加溫度補償措施，可在地表、地下、架空、海底、高寒、沙漠、冰凍、潮濕、酸堿等各種惡劣條件下正常使用。
　　8．使用壽命長、安全可靠。
　　夾砂玻璃鋼管道設計得經久耐用，安全系數一般都在4以上。據實驗室的模擬試驗表：一般給水、排水夾砂玻璃鋼管的壽命可達50年以上，是鋼管和混凝土管的2倍。對于腐蝕性較強的介質，其使用壽命比鋼管和不銹鋼管高幾倍。
　　9．設計靈活、產品適應性強
　　夾砂玻璃鋼管道可以根據用戶的各種特殊的使用要求，通過改變設計，制造出各種規格、壓力等級、剛度等級或其它特殊性能的產品，適用范圍廣。
　　10．采用耐腐蝕快速接頭。
　　接頭一般采用兩種連接方式：兩道“O”形密封圈和反力彈性密封環（如圖1）。安裝方便、可靠、密封性、耐腐性好，接頭可在小角度的范圍內任意調正管線的方向。

　　11．綜合造價低、長期經濟效益好。
　　對于相同口徑的管材，RPMP單管管材價格稍高于混凝土管，而低于鑄鐵管和鋼管。管道口徑越大，管材造價差別也越大。因此，若考慮到管道長期使用的維護費用和動力消耗等其它的運行費用，以及使用年限和輸送能力等因素，RPMP的綜合效益均優于其它管材。
　　正因為夾砂玻璃鋼管具有以上一系列的優點，必將逐步取代傳統的鋼管、鑄鐵管等管材，具有時代的相適應性。這種相適應性主要表現在以下幾個方面：第一，該產品新穎性反映在技術工藝先進，結構選材更合理；第二，該產品的經濟性更反映在夾砂玻璃鋼管獨特卓越的性能上，而產品價位正在逐步降低；第三，該產品的實用性更廣。它能適用于各種土壤條件，即使在高酸、高堿的土壤中也不需要化學防護，大大地提高了管材的使用壽命。總之，夾砂玻璃鋼管將隨著我國社會主義經濟的發展，必將獲得推廣和應用。

　　二、PM管的構成及制作

　　玻璃鋼管，就是玻璃纖維增強樹脂管（GRP管），其成型的方法通常有如下幾種：
　　1.玻璃纖維粗紗纏繞成型;
　　2.夾砂連續玻璃纖維粗紗增強樹脂纏繞成型;
　　3.夾砂定長玻璃纖維粗紗增強樹脂纏繞成型（RPMP）;
　　4.玻璃布卷制成型;
　　5.玻璃纖維短切粗紗增強樹脂—砂漿離心澆鑄成型等。
　　其中，最先進、最有代表性的是（夾砂）定長玻璃纖維粗紗增強樹脂纏繞成型工藝，下面就此成型法作詳細的說明。
　　2.1 RPM管的管壁內、外層結構、各層材料及作用
　　夾砂玻璃鋼管從功能上分，可簡化成五層，如圖2。

　　2.2 GRP管的纏繞成型原理及制造設備
　　2.2.1成型原理
　　纖維纏繞成型是在控制張力和預定線型的條件下,以浸有樹脂膠液的連續玻璃纖維紗纏繞到芯模或模具上成型增強塑料制品的一種方法。其纏繞成型原理如圖3所示。

　　2.2.2 制造設備
　　定長長絲纏繞管工藝所用的設備按制作流程主要包括制襯機、固化裝置、纏繞加砂機、脫模機、修整機五部分。下面主要介紹纏繞管設備原理。
　　1.制襯機
　　制襯機是制作管道內襯的設備，它由車頭箱、模芯、車尾座、工作平臺、工作小車、樹脂噴涂機、電控柜等組成。
　　車頭箱由電動機通過減速器，聯軸器提供芯模的旋轉運動；工作小車的往復運動則通過小車的驅動裝置沿工作平臺導軌運行。芯模的轉速與工作小車的運行速度的調節，由電控柜來控制。樹脂噴涂機用來輸送制襯時所需的樹脂、固化劑。
　　2．固化裝置
　　固化裝置是管道制襯或纏繞后使其快速固化的設備，主要由車頭箱、車尾座、電加熱器、電控制柜組成。
　　3．纏繞加砂機
　　纏繞加砂機是定長玻璃鋼夾砂管生產線的主要設備。該機有計算機控制完成管道的環向纏繞、螺旋纏繞、加砂纏繞工序。其主要的結構由車頭箱、車尾座、工作平臺、纏繞工作車、加砂工作車、恒溫樹脂槽、樹脂噴涂機、紗架、微機控制柜等部分組成。
　　車頭箱的作用是帶動芯模旋轉，其轉速的調節，與工作車往復運動的協調匹配用計算機控制，以適應各種纏繞工藝的需要。
　　纏繞工作車的往復運動是沿著工作平臺兩側導軌進行。纏繞工作車上裝有浸膠裝置，通過專門的輸砂設備把石英砂均勻地加在芯模上。
　　4．脫模機
　　脫模機的任務是將玻璃鋼夾砂管從芯模上脫離出來。
　　5．修整機
　　修整機的任務是對管道的承口、插口兩端面和插口外密封圈環槽進行機加工，以達到產品要求的形狀尺寸。
　　修整機主要由車頭箱、車尾座、承口切刀裝置、插口端面切刀裝置、插口外徑磨削裝置、電控柜等組成。
　　修整機的車頭箱、車尾座與纏繞機基本相同，主要是驅動、支承模具的旋轉。
　　插口、承口兩端面的切刀裝置，是由電動機直接帶動特制切刀，固定在一個能夠進退刀的底座上。工作時啟動，將管道端面切平修正。
　　插口外徑的磨削，則通過電機帶動特殊磨刀來實現。刀具是根據插口外表形狀尺寸設計制造的。磨削時，工件和磨刀同時旋轉，磨刀還要通過進退刀裝置作進刀運動。進刀裝置上設有限位塊。當進刀深度到位時，限位控制進刀停止，插口外徑磨好后，刀架退回。
　　2.3 RPM管的制作過程
　　RPM管的制作根據其成型的工藝流程可以分為以下七個步驟：
　　1.設備配備、芯模的準備
　　在管道開始制作以前，應當檢查機械設備配備是否完善，條件具備后在模具上均勻涂刷一層脫模劑，然后外包一層薄膜。
　　2.內襯的糊制
　　首先在準備好的模具外表面上涂刷一層內襯樹脂，再按工藝規定的層數包覆內襯材料，用樹脂使其內襯材料充分浸透。
　　3.管道的纏繞
　　在內襯層尚未完全固化（表面有粘手感）時,開始進行增強層的纏繞,纏繞參數按工藝要求進行制作。
　　4.管道固化
　　將纏繞好的管道吊至固化架上進行固化，直至其完全固化。
　　5.管道脫模
　　將固化好的管道吊至脫模架上，把芯模從管道中脫出。
　　6.管道修整
　　管道脫模以后，按規定技術要求對管道進行外觀及尺寸上的修整。
　　7.水壓試驗
　　對制作成型的管道應按要求進行水壓試驗，試驗結果應符合設計要求才能視為合格。

　　三、PM管的物理性能

　　根據設計的RPM管的管壁結構,其物理性能如下:
　　3.1 比重
　　1900Kg/m³-2000 Kg/m³3.2 模量
　　最高軸向拉伸彈性模量 12500 Mpa
　　最高環向拉伸彈性模量 25000 Mpa
　　3.3 環向、軸向拉伸強度
　　初始環向拉伸、軸向拉伸強度如表3。

　　3.4 最小極限應變
　　環向拉伸 初始—1.4%
　　　　　　 50年—0.9%
　　環向彎曲 初始—1.9%
　　　　　　 50年—1.2%
　　軸向拉伸 初始—0.4%
　　3.5 泊桑比 0.25—0.4
　　3.6 剛度
　　夾砂玻璃纖維熱固性樹脂管，在一定的外部荷載下，不會因外力引起變形而發生結構破壞，它的性能受管壁因外力或內壓引起的應變量的影響。可允許的應變量級，又受樹脂類型和生產方法等變量因素的影響。因此，必須控制管道的變形，保證應變量不能過大。
　　剛度表述的是管道對外部荷載和內部負壓的承受能力，其值可用規定長度的管段，在規定（3%或5%）的限量變形下求得。
　　計算公式：
　　S=0.0186×F/⊿Y N/m²
　　F=W/Lx N/m
　　⊿Y=dm×規定的相對變形 m
　　W-荷載N
　　Lx-管段長度 m
　　Dm=De-e
　　De-管外徑 m
　　e-管壁厚 m

　　對地下埋設管來說，作用在埋設管上方的回填土荷載及活動荷載，將引起管道垂直方向減小，水平方向直徑增大，發生所謂的橢圓化作用。在管道發生橢圓化的過程中，管壁水平側向外移，引起管道兩側土壤的被動阻力，這種阻力有利于管道對外荷載的支承。
　　回填被動阻力的大小，決定于土壤的類型、土壤的密度、土壤的覆蓋深度以及有無地下水等因素。土壤被動阻力越大，管道的變形就越小。因此，對地下管而言，正確的施工技術，就是要盡可能增加土壤的被動阻力，以防止管道的過大變形。
　　管道的剛度表示管道抵抗外部土載、活載、水壓及負壓等能力，初始環向剛度符合表4要求。

　　1.3.7 松弛
　　同其它許多工程材料一樣，RPM管也有松弛性,它是由長期實驗得出的。松弛性是用來確定安全工作載荷，例如剛度比（ SRA ）：
　　SRA=長期剛度/短期剛度

　　增強的和非增強的塑料制品，標準的制定是以這種材料在應力作用下發生蠕變為前提，由于有蠕變發生，就導致這種材料的物理性能將隨時間的增加有所變化。因此，通常是以50年的強度為產品制造設計基礎。
　　1.3.8 最大使用條件
　　夾砂玻璃鋼管在80℃以下的溫度，PH值在1.0-11可以連續輸送生活用水、廢水、污水或廢料。如超出以上范圍應根據實際需要更換樹脂。
　　1.3.9 耐侯性及熱效應
　　RPM管可長期露天儲放，對其結構無任何影響，只是表面有些輕微粗糙。
　　熱膨脹系數一般為：
　　軸向---3×10^-5/℃
　　環向---2×10^-5/℃
　　非壓力管--2×10^-5/℃
　　壓力管—1.5×10^-5/℃
　　1.3.10 水力粗糙度
　　在不同水力計算公式中的有關系數如下：
　　Colebrook White粗糙度系數 K=0.01
　　Hazen Williams系數 c=150~155
　　Mannings n=0.008
　　說明：以上數據是由中科院測試而得的。
　　1.3.11 水力學性能
　　管道內表面很光滑，粗糙率和摩擦阻力都很小。計算水力學所用的哈森-威廉系數C可以長期保持在150-155的范圍內，由哈森-威廉方程算出的壓頭損失遠比混凝土管和鋼管要小，提高輸送水能力20%以上。因此在輸送能力相同情況下，工程上可以采用內徑較小的玻璃鋼管代替（詳見表5），從而降低一次性的工程投入。如四川省某一供水工程原設計采用鑄鐵管管徑為DN450，改用夾砂玻璃鋼管后，經設計單位計算只需采用管徑為DN300的管道就可以滿足使用要求，管徑減少了22%；相反，若采用同等內徑的玻璃鋼夾砂管可比其它材質管減少壓頭損失，節省泵的功率和能源，從而減少長期的運行費用。下面即是常用計算壓力損失的哈森-威廉公式：

　　hf=[42.23Q/(c)(d^2.36)]^1.85

　　其中：
　　hf-壓力損失（m）
　　Q-流量（m³/s）
　　c-粗糙度系數150-155
　　d-公稱直徑（m）

　　四、RPM管配件

　　4.1 定型管配件的配定
　　RPM管的定型管配件常見的主要有四種:彎頭、三通、法蘭短節、異徑管。其結構示意圖如圖4、尺寸配定如表6。

　　注：以上尺寸根據實際安裝情況等可能有變動。
　　4.2 現場制作的配件
　　在管道安裝的過程中,往往根據實際情況需要現場制作管配件。這種常見的管道配件也如上幾種，而與定型配件所不同的是，配件的有關具體尺寸是根據現場管線的相對位置測量出來的。這種現場制作出來的管配件安裝起來更方便、更迅速。

　　五、RPM管的包裝、保養、維護

　　5.1 管道的包裝
　　管道在生產完畢后，經過嚴格地檢驗確認為合格品，方才能對其進行包裝。產品包裝時應按產品特性要求一般采用單根兩端用草繩、草片、草包等方式包裝。謹防管道在運輸過程中，相互之間發生碰撞，而磨損管道外壁及端口。特別是對于管道、管件帶法蘭包裝時，應注意對法蘭的端面水線及密封面進行保護，防止被磨損。
　　5.2 管道的吊裝
　　在對管道裝卸的過程中,仍需對管道加以控制,嚴禁使用鋼絲繩或其它硬質物,應該使用軟繩或軟質帶吊裝。采用機械裝卸時，用兩個支撐點，可以使其它更容易控制，管道的支撐點也可以只有一個，但切不可用繩子貫穿其兩端來裝卸管道。吊裝時應輕吊輕放，嚴禁拋投。
　　5.3 管道的運輸
　　在管道的施工現場,如有必要進行運輸的話,管道的底部嵌入木楔使之保持穩定,確保沒有兩根管道相接觸的情況發生。裝運管道的最高高度為2米，使用柔韌的帶子或繩子將它們固定在運輸工具上，千萬不要用沒有襯墊的鋼絲或鏈條以免使管道發生磨損。另外，最大撓曲量不要超過1.5%，因為在極限值以內的情況下會導致管道的損壞。
　　5.4 管道的存放
　　夾砂玻璃鋼管，象其它所有石油化學產品制成的管道一樣是可燃的，所以建議不應將它放置在熱源暴露的地方。在安裝過程中，必須小心謹慎以防止管道暴露在電焊的火星和切割的火焰及熱/火/電源的附近。當現場用揮發性或易燃材料進行修補管道或接頭時，這些預防措施是非常重要的。
　　當管道直接放于地上時，注意地面要平坦，不能有石塊和容易引起管道損壞的尖利物體，所有的管道需加墊木楔以防止滾動。應保證管道在強風、不平的地區或其它水平條件下堆放得穩定。堆放高度不可以超過2米，1400毫米以上的管道切不可疊放。管道的最大徑向撓曲不可超過直徑的1.5%，不允許凸起、扁平和其它突然的曲率變化。在這些極限值的情況下存放將會損壞管道。
　　現場堆放管道建議按下列規定（如表7）

　　對于管道的接頭應置于陰涼處，切勿將其暴露于陽光下。不要將橡膠與脂類、油類等其它石油衍生物及溶劑相接觸。
　　5.5 管道安裝應注意的維護要求
　　夾砂玻璃鋼管安裝前選擇適合的安裝類型由管道的剛度、埋深和原土類型決定的。為了使管道具有足夠的支撐，根據原土條件要對管區的回填材料加以適當的限制。安裝管道的初期和長期的扭曲不能超過有關的規定，否則將達不到管道長期使用的目的。
　管道的墊層應遵照要求使用砂或礫石。在溝底夯實之后再鋪設墊層應夯實到90%的密實度，以保證管道有足夠的支撐，建成后的管床應平整，而且能夠給管道以長期穩定的支撐。基礎區土壤的夯實程度，應等于主管區回填的夯實程度，或者說應使其土壤阻力特性一致。在管道的接頭處，為滿足安裝的需要，接頭處必須超挖。安裝時管道不得離開管底表面，安裝結束后，再按要求夯實接頭處的超挖部位。如果在管溝遇到巖石、硬土層，松軟而不穩定的土壤或高度膨脹的土壤，那么就有必要增加墊層的厚度來達到管道底部的足夠支撐。
　　管道在連接好后，管區一定要馬上回填，這樣可以防止管道的浮動和熱變形的發生。管道的浮動將破壞管道和管接頭，造成不必要的重新安裝。熱變形是指由于安裝時的溫度與長時間的羅列、曝曬的溫度差異而導致的變化，這將造成接頭處的密封不嚴。
　　管區回填材料的正確選擇以及管區回填的埋設和夯實，對控制管道徑向撓曲是非常重要的，對管道的正常運行也是非常關鍵的。為防止回填材料中混入有機雜質或其它外來有害材料，施工時一定要加倍小心，否則會造成管道側向支撐。為給管道以充分的支撐，在不將管道吊起的情況下，施工人員可用棍棒（鈍器）將回填材料夯實。
　　管區應分層回填，每次回填厚度約150-300mm,這要取決于回填材料和夯實方法。由于礫石或碎石極易夯實，用此材料回填時，300mm厚的土壤可以夯實到要求的密度。如果是砂子則需要更多的夯實工作，因此它的回填厚度只能控制在150mm以內。注意逐層夯實回填材料對于管道是否能有足夠的支撐是非常重要的。當砂質的回填材料處于或接近它的最佳濕度時，夯實最易完成。當回填材料回填到管道的起拱線時，為避免管道受到外來夯擊荷載的作用，所有夯實都應從管溝壁開始逐漸向管道靠近。用這種方法鋪設，夯實管區回填材料，管道將發生輕微的垂直方向的橢圓變形。當回填到管頂時，完工后垂直方向的橢圓變形≤直徑的1.5%,但必須注意不能在管頂上方過分用力夯實，這樣會引起管道局部凹凸不平，而且必須保證管道頂上的覆土不能疏松，一定要達到密實度。
　　管道的埋深決定于管道設計、使用條件、管道的性能、管道的尺寸及現場條件，例如土壤的性能、靜態荷載、動態荷載等。一定要注意管道溝槽的深度，必須使管道處于冷凍線以下。覆蓋的深度，應有效地保證埋入地下的管道不受地下水的漂浮力的影響。
　　在管道施工完畢后，因固定管道采用柔性的橡膠圈接頭，當管線加壓后，在管線兩頭、彎頭、三通、變徑、盲端等許多地方會產生不平衡的應力以及發生管線偏移等現象，如果周圍的土壤對管線不能提供足夠的約束力的話，也極可能造成管線的損壞，所以，為了確保管線正常運行，避免上述現象的發生，必須采取措施來約束這種不平衡的應力，預防管線的損壞。通常采用的方法是用水泥固定墩固定。固定的水泥墩的尺寸可根據實際情況進行設計，以能滿足使用要求為準。
　　5.6 事故處理及修補
　　管線在使用過程中，遇到某一部位滲漏，可采用緊急修補方法。具體做法是，先將滲漏之處的土挖開，仔細檢查滲漏部位及滲漏面積的大小，停水降壓，根據滲漏大小部位挖出工作坑，若出水量大，用抽水機將溢出水抽干。根據破損情況可試行作如下處理：
　　1．若破損之處直徑在φ200mm以下，可用預先制作好的法蘭短節（接口面與管面相吻合），
　　將連接面及直徑在400mm范圍內打磨平整。在管線滲漏之處，接觸面用5mm厚橡皮墊片墊上，法蘭短節兩邊用特制的抱箍固定在管線上，及時將滲漏的水吸掉，保證法蘭短節外部無水滲出。同時，將接管外漏橡皮用刀片割去。用玻璃鋼增強的方法，將法蘭短節連接在管線上。固化后（一般12小時后）用盲板將法蘭盲上，采用此法不必將管內之水抽干。
　　2．若破損之處直徑超過200mm或長度方向較長，則必須將管道內的水抽干，將破損處兩端用角向磨光機割去，按割去管段的長度接上一段管道，接口處兩端加上玻璃鋼套筒，間隙用膨脹水泥密封，同時在膨脹水泥制作完畢后，外用玻璃鋼手糊的方法密封增強。待膨脹水泥保養時間到后即可通水。
　　3．若允許停水的時間超過24小時，則可將破損之處兩端割去后，按割去管段的長度接上一段管道，接口處兩端玻璃鋼對接方法將管道連接上。

　　六、RPM管道的經濟性、適用性分析

　　目前，城市供水中所使用的大口徑管道出現生銹、結垢等現象，會嚴重地污染水質，而夾砂玻璃鋼管內層采用防腐性能優良的食品級樹脂作為原材料，因此管道不生銹、不結垢，可以徹底解決目前自來水輸送中水源二次污染問題，提高居民用水的質量，且管道的價格稍低于鋼管、球墨鑄鐵管，安裝運輸成本低，水能耗低，社會經濟效益明顯。以下是根據杭州自來水公司提供的數據，在同一工程環境條件下使用鋼管、球墨鑄鐵管、加砂玻璃鋼管、水泥管在綜合成本上的比較如表8。
　　工程使用條件：
　　管道規格：DN1000
　　土壤條件：三類干土
　　施工方式：人工挖溝槽上方、并平整場地填土夯實

　　注： 表中
　　　　（四）=(一)+(二)+(三）； (二)= 1 + 2； 1 = (1)+(2)+(3)；
　　　　 (三) = 3 + 4 ； 3 =(4)+(5)+(6)； (六)=（四）+(五)。
　　　　 1鋼管和球墨鑄鐵管的數據由杭州供水工程公司提供；
　　　　 2水泥管的數據為杭州市中河路現場安裝數據；
　　　　 3以上成本比較若加上運輸、使用能耗及維修服務項目，則加砂玻璃管綜合效益最好。

　　工程的綜合效益是指由建設投資、安裝維修費用、使用壽命、節能等多種因素形成的總體成本長遠效益。從表8可以看出，如果考慮到管道的各種功能和使用的長期性，夾砂玻璃鋼管的綜合效益是最好的，特別是管徑越大，成本越低，而且對于埋地管可連續使用幾十年，無需年年檢修，更可以發揮它優越的綜合效益，具有很強的適用性。
　　對于水泥管、鑄鐵管、夾砂玻璃鋼管在不同口徑管道下的輸水能力、耗能比較（如表9）：

　　注：1、計算有關的參數：混凝土：f=0.00232,m=2,b=5.33;鑄鐵管：f=0.00179,m=1.9,b=5.1;夾砂玻璃鋼管：f=0.000915,m=1.77,b=4.77。2、 沿程損失hf=fLQ^m/d^b。3、泵容：N=10Qhf/0.65,年耗電量：E=N·8760度（kW·h）。
　　從表9數據可以看出，各種管道輸水能力、耗能比較，夾砂玻璃鋼管在沿程水頭損失最小，年耗電量最少。夾砂玻璃鋼管的沿程水頭損失、年耗電量分別大約為水泥管的40%，鑄鐵管的50%。這種優勢正是由夾砂玻璃鋼的特性所決定的，具有其它管道無法比擬的優越性。
　　在下表10中，列出了不同的管徑的夾砂玻璃鋼在常用流速范圍內，管道的輸水能力，其壓力損失采用的是常用的哈森-威廉方程計算所得。
　　由哈森-威廉公式，摩擦阻力系數 f的計算為：
　　f=194.62/(C^1.852D^1/6V^0.148)
　　Hf=f·v²/(2Dg)
　　式中　C RPMP取150
　　　　　D 管道計算內徑
　　　　　V 流速
　　　　　g 重力加速度 9.81m/s²

　　由表10的計算可以看出，對于同口徑的夾砂玻璃鋼管，流速增加，壓力損失逐漸增大，但隨著管徑的逐漸增大，管道的壓力損失會逐漸減小。所以，對于口徑越大的夾砂玻璃鋼管，其水力特性越好。
　　綜上所述，夾砂玻璃鋼管的廣泛應用前景可觀，具有良好的社會經濟效益。

　　7 瞻望

　　經過多年的研制及應用的事實表明,我國的RPM管道工業發展比較緩慢,同工業發達國家相比,在原材料、工藝裝備、技術管理、工程設計、產品標準、施工規范、應用范圍等方面存在著很大的差距。
　　7.1 原材料
　　7.1.1 樹脂
　　國外管道用樹脂性能高、品種全、系列化；間苯型不飽和聚酯已占30%多，已漸漸成為通用型不飽和聚酯樹脂，根據使用需要，有多種專用樹脂和助劑滿足要求。而我國管道用樹脂90%是不飽和聚酯樹脂以鄰苯型為主，通用型約占60～70%。間苯型聚酯樹脂只有極少量的生產，而且價格貴。其它高性能專用樹脂幾乎沒有。這些因素都影響了使用。
　　7.1.2 增強材料
　　國外有適合纏繞需要的并配有多種專用浸潤劑的無捻粗紗、氈材、方格布等。規格多，品種全，質量優，滿足使用要求。國內除少數引進玻纖生產廠有用專用纏繞浸潤劑的無捻粗紗外，大部分玻纖廠生產的無堿、中堿纏繞無捻粗紗缺少專用浸潤劑，因此浸潤性較差。氈材有的厚薄不均，所以國內增強材料規格、品種都不能很好地滿足生產夾砂玻璃鋼管的需要。
　　7.2 纏繞設備和管件
　　國內目前引進的自制管生產線利用率只有20%左右，纏繞成型的工藝只占其它成型工藝的3.5%,有待進一步開發市場,充分發揮現有設備的生產能力。目前大口徑管件多采用手糊和噴射法成型，不配套、質量差。
　　7.3 技術管理
　　現在許多玻璃鋼廠家缺乏技術人才，職工文化低，專業質量差，形成產品無設計，選材無標準，檢驗無手段，產品無檢驗的局面；結果造成質量事故，從而使用戶對RPM管道制品產生了很大的心理障礙，嚴重地影響了RPM管道的推廣和應用。
　　7.4 夾砂玻璃鋼管的價格
　　玻璃鋼管道過去比同管徑的鋼管價格高30%～50%,綜合造價卻比鋼管低20%～30%，但一次性投資太高，建設單位和使用單位卻難以接受。新產品夾砂玻璃鋼管的出現，大幅度降低了管道的價格，然而問題的關鍵是要使人們認識到大口徑RPM管道在輸水工程應用中的綜合效益和現在與同口徑鋼管價差縮小的現實。
　　7.5 建議
　　7.5.1 優惠政策
　　國家應采取優惠政策,建立管道專業化生產工廠和使用基地,并對生產和使用單位在貸款、利稅等方面給予優惠，特別是鼓勵使用的優惠政策。為建立我國RPM管生產基地和推廣工作。
　　7.5.1 做好引進和吸收工作
　　玻璃鋼廠家應該定期組織與有關研究院、所、高校合作和交流，引見國外的先進的技術和管理方式，吸取多家之長，補己之短，不斷地提高企業的技術實力。
　　7.5.2 加強企業管理,提高產品質量意識
　　目前,玻璃鋼廠家不注重企業內部的管理,對產品質量意識淡薄，引起玻璃鋼管道推廣和應用的負面影響。所以，企業應注重對員工文化和專業素質的提高，培養大家集體主人翁的責任感，增強產品質量意識。只有這樣，企業發展才能上一個臺階，玻璃鋼工業才能得到更大發展。

參考文獻
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